CN112663389B

CN112663389B - 一种纸张用淀粉增强剂及其应用

Info

Publication number: CN112663389B
Application number: CN202011494655.0A
Authority: CN
Inventors: 逯宗强
Original assignee: Jinan Xinfengyuan Packaging Accessories Co ltd
Current assignee: Jinan Xinfengyuan Packaging Accessories Co ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2040-12-17
Also published as: CN112663389A

Abstract

本发明涉及工业淀粉技术领域，尤其涉及一种纸张用淀粉增强剂及其应用。所述纸张用淀粉增强剂的原料包括，硼砂15‑25％，硫酸镁30‑48％，填充剂22‑35％，硫酸钡4‑15％，硫酸亚铁0.01‑3％，黏合剂1.2‑6％，胺类化合物0.05‑1％。本发明通过提供一种纸张用淀粉增强剂及其应用，解决了现有淀粉用于包装纸时稳定性差、易脱胶的缺陷，能够显著提升包装纸的物理性能，使包装纸更为持久耐用；本发明尤其适用于瓦楞纸，涂抹后对瓦楞纸的环压、韧性以及箱板纸的耐折性能均有明显提升效果，且制得的包装纸亮度提升，实用美观，应用前景广阔。

Description

一种纸张用淀粉增强剂及其应用

技术领域

本发明涉及工业淀粉技术领域，尤其涉及一种纸张用淀粉增强剂及其应用。

背景技术

纸张因质地轻、易于携带和运输、易于印刷加工、降解性强等特点被广泛应用于包装领域。但受限于纸张结构的多孔性和纤维的亲水性，包装纸通常对水蒸气、氧气和油脂的阻隔性很差。传统技术中通常选择在纸张上层覆盖表面张力很低的氟类化合物以增强包装纸的实用性，但是含氟化合物本身的毒性易对人体和环境造成安全隐患。淀粉胶黏剂是以天然淀粉胶(如玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、木薯淀粉和甜薯淀粉等)为主剂，水为溶剂，经糊化、氧化、络合以及其他改性技术制备的天然环境友好型材料，施用于包装纸材料能够提高成纸的挺度、表面强度、环压强度和耐性能，已被广泛应用于瓦楞板纸箱，邮票上胶，木材加工，书籍装订等领域。

淀粉增强剂是一类低分子化合物，能够直接添加至淀粉胶黏剂中，既可以提升纸张的物理性能，还能减少淀粉用量，降低生产成本，具有优异的实用价值。中国专利CN1597822A公开了一种瓦楞纸板/箱耐水增强剂及其制备工艺，通过添加特定量的甲醛，尿素，六次甲基四胺，三聚氰胺和丙烯酰胺，得到一种使粘接剂在纸纤维的表面的附着力明显增加的淀粉增强剂，该方法对于提升粘结强度有明显效果，但是其产物中甲醛含量较高，容易造成环境污染，尤其应用于包装纸领域，更容易对人体健康带来安全隐患，且该产品的储存期短，长期存放容易发生凝胶现象，这些缺陷限制了此类增强剂在生产应用中广泛普及。基于此，制备一种稳定环保，能够提升包装纸物理性能的淀粉增强剂成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明通过提供一种纸张用淀粉增强剂及其应用，解决了现有淀粉用于包装纸时稳定性差、易脱胶的缺陷，能够显著提升包装纸的物理性能，使包装纸更为持久耐用。

本发明第一方面提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂15-25％，硫酸镁30-48％，填充剂22-35％，硫酸镁4-15％，硫酸亚铁0.01-3％，黏合剂0.2-10％，胺类化合物0.05-1％。

在一种优选的实施方式中，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂18-22％，硫酸镁35-42％，填充剂25-29％，硫酸钡7-12％，硫酸亚铁0.1-1％，黏合剂2-4％，胺类化合物0.1-0.6％。

在一种优选的实施方式中，所述硼砂和硫酸镁的重量比为1：(1.7-2.1)。

在一种优选的实施方式中，所述硼砂的粒径为60-220目。

在一种优选的实施方式中，所述填充剂包括硅藻土、滑石粉、高岭土、云母片、碳酸钙、石英粉、碳纤维、石墨中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述填充剂包括硅藻土、高岭土、碳酸钙中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述填充剂的粒径为200-1000目。

在一种优选的实施方式中，所述黏合剂包括硅酸钠，石油沥青，松香，氧化锌，粘土中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述胺类化合物的熔点为260-300℃。

本发明第二方面提供了一种纸张用淀粉增强剂的应用，所述纸张用淀粉增强剂应用于造纸用淀粉。

有益效果：

本发明通过提供一种纸张用淀粉增强剂及其应用，解决了现有淀粉用于包装纸时稳定性差、易脱胶的缺陷，能够显著提升包装纸的物理性能，使包装纸更为持久耐用；本发明尤其适用于瓦楞纸，涂抹后对瓦楞纸的环压、韧性以及箱板纸的耐折性能均有明显提升效果，且制得的包装纸亮度提升，实用美观，应用前景广阔。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

“聚合物”意指通过聚合相同或不同类型的单体所制备的聚合化合物。通用术语“聚合物”包含术语“均聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”与“共聚体”。“共聚体”意指通过聚合至少两种不同单体制备的聚合物。通用术语“共聚体”包括术语“共聚物”(其一般用以指由两种不同单体制备的聚合物)与术语“三元共聚物”(其一般用以指由三种不同单体制备的聚合物)。其亦包含通过聚合更多种单体而制造的聚合物。“共混物”意指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而形成的聚合物。

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂15-25％，硫酸镁30-48％，填充剂22-35％，硫酸镁4-15％，硫酸亚铁0.01-3％，黏合剂0.2-10％，胺类化合物0.05-1％。

在一些优选的实施方式中，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂18-22％，硫酸镁35-42％，填充剂25-29％，硫酸钡7-12％，硫酸亚铁0.1-1％，黏合剂2-4％，胺类化合物0.1-0.6％。

在一些优选的实施方式中，所述硼砂和硫酸镁的重量比为1：(1.7-2.1)。

本发明发现，当限定淀粉增强剂中硼砂和硫酸镁的重量比为1：(1.7-2.1)时，提升了造纸用淀粉与纸张的结合能力；原因可能是硼砂和硫酸镁的重量比为1：(1.7-2.1)时淀粉增强剂与淀粉的极性基团的络合能力较强，促进造纸用淀粉更稳固地固着在纸张表面；另一方面淀粉增强剂与纸张结构中的纤维极性基团通过化学键连接，形成稳定网状结构，进一步提高了造纸用淀粉对于纸张韧性、环压的优化作用。

在一些优选的实施方式中，所述硼砂的粒径为60-220目。本发明发现，当硼砂的粒径为60-220目时，制得的造纸用淀粉施用于纸张时，不仅力学性质提升，纸张表面光滑平整，无鼓包现象产生。

在一些优选的实施方式中，所述硫酸镁为水合硫酸镁，硫酸亚铁为七水合硫酸亚铁。

在一些优选的实施方式中，所述填充剂包括硅藻土、滑石粉、高岭土、云母片、碳酸钙、石英粉、碳纤维、石墨中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述填充剂包括硅藻土、高岭土、碳酸钙中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述填充剂的粒径为200-1000目。

在一些优选的实施方式中，所述黏合剂包括硅酸钠，石油沥青，松香，氧化锌，粘土中的至少一种。

进一步优选，所述黏合剂为碳酸钙。

本发明发现，当选择粒径为200-1000目的碳酸钙时增强了纸张的耐折性。原因可能是粒径为200-1000目的碳酸钙的引入提升了淀粉增强剂在造纸用淀粉中的分散程度，进一步提升了造纸用淀粉承受弯曲或折叠的耐久性，延长了纸张的使用寿命。

在一些优选的实施方式中，所述胺类化合物的熔点为260-300℃。

在一些优选的实施方式中，所述纸张用淀粉增强剂的制备方法包括：按照配方量，将原料加入反应釜中，加热升温至30-50℃，以500-1600r/min的速度搅拌15-30分钟，自然降温后即得纸张用淀粉增强剂成品。

本发明第二方面提供了一种纸张用淀粉增强剂的应用，该纸张用淀粉增强剂应用于造纸用淀粉。

在一些优选的实施方式中，按照重量份计，所述纸张用淀粉的原料包括：淀粉35-70份，次氯酸钠6-10份，烧碱溶液5-8份，焦磷酸钠0.1-0.2份，磷酸三丁酯0.1-0.5份，水90-260份，消泡剂5-14份，淀粉增强剂10-24份。

在一些优选的实施方式中，所述淀粉包括木薯淀粉，玉米淀粉，马铃薯淀粉，小麦淀粉，绿豆淀粉中的至少一种。

进一步优选，所述淀粉为玉米淀粉；更进一步优选，玉米淀粉的粒径为100目以上。

本发明发现，当选择淀粉为玉米淀粉，且玉米淀粉的粒径为100目以上时，淀粉能够更充分地糊化反应，产品的粘度适中，淀粉渗透入纸张表层的能力较强，淀粉增强剂更充分地在体系中发挥作用，施胶后的纸张能够承受更多次的弯折，纸板边缘承受压力的能力提高。

所述纸张用淀粉的制备方法为本领域常用方法，无特殊限制；例如，在反应容器中加入水和淀粉，搅拌5-10min，然后加入次氯酸钠，烧碱溶液，焦磷酸钠，淀粉增强剂，消泡剂和磷酸三丁酯，搅拌2-5h，得到淀粉成品。

在一些优选的实施方式中，所述纸张用淀粉尤其适用于瓦楞纸。

实施例

实施例1.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂20％，七水合硫酸镁39.1％，填充剂27％，硫酸钡10％，七水合硫酸亚铁0.4％，黏合剂3.2％，胺类化合物0.3％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述填充剂为碳酸钙，碳酸钙的粒径为800目，购买自山东今朝化工有限公司。

所述七水合硫酸镁的CAS号为10034-99-8，七水合硫酸亚铁的CAS号为7782-63-0。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

所述淀粉增强剂的制备方法包括：按照配方量，将原料加入反应釜中，加热升温至40℃，以800r/min的速度搅拌20分钟，自然降温至26℃，即得纸张用淀粉增强剂成品。

实施例2.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂18％，七水合硫酸镁39％，填充剂29％，硫酸钡11％，七水合硫酸亚铁0.2％，黏合剂2.7％，胺类化合物0.1％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例3.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂22％，七水合硫酸镁38.7％，填充剂26％，硫酸钡9％，七水合硫酸亚铁0.4％，黏合剂3.6％，胺类化合物0.3％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例4.

所述硼砂的粒径为48目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例5.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂25％，七水合硫酸镁44.1％，填充剂27％，七水合硫酸亚铁0.4％，黏合剂3.2％，胺类化合物0.3％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例6.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂23.2％，七水合硫酸镁39.1％，填充剂27％，硫酸钡10％，七水合硫酸亚铁0.4％，胺类化合物0.3％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例7.

本实施例提供了一种纸张用淀粉增强剂，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂20％，七水合硫酸镁38.7％，填充剂27％，硫酸钡10％，七水合硫酸亚铁0.4％，黏合剂3.2％，胺类化合物0.3％。

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述填充剂为碳酸钙，碳酸钙的粒径为2500目，购买自东莞市三隆新材料科技有限公司。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

实施例8.

所述硼砂的粒径为120目，购买自郑州市海旭磨料有限公司。

所述填充剂为硅藻土，硅藻土的粒径为2500目，购买自灵寿县远大云母厂。

所述黏合剂为硅酸钠，购买自山东今朝化工有限公司。

所述胺类化合物为六亚甲基四胺，CAS号为100-97-0。

性能测试方法

按照重量份计，在反应容器中加入236份水和41淀粉，搅拌10min，然后加入8份次氯酸钠，6份烧碱溶液(质量分数为32％)，0.1份焦磷酸钠，12份实施例1-8制得的淀粉增强剂，10份硅油和0.3份磷酸三丁酯，搅拌3h，得到造纸用淀粉成品。将相同量的造纸用淀粉成品均匀涂抹于瓦楞纸表面，待瓦楞纸表面干燥后得到待测样。

环压指数：

参照GB/T2679.8-1995，测定初始瓦楞纸和涂抹淀粉成品的瓦楞纸待测样的环压指数，计算涂抹淀粉后瓦楞纸环压指数的增幅。

耐折性：

参照GB/T457-2002，测定待测样断裂时的双折叠次数。

韧性：

参照GB/T12914，测定初始瓦楞纸和涂抹淀粉成品的瓦楞纸待测样的纵向伸长率，计算涂抹淀粉后瓦楞纸纵向伸长率的增幅；纵向伸长率的增幅越大说明纸张的韧性越强。

性能测试数据

	环压指数增幅％	耐折性	纵向伸长率增幅％
				实施例1	12.3	14	87
实施例2	10.4	11	72
				实施例3	11.9	11	75
实施例4	6.2	5	47
				实施例5	3.6	6	24
实施例6	5.9	5	27
				实施例7	8.5	7	56
实施例8	6.7	6	48

最后指出，前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims

1.一种纸张用淀粉增强剂，其特征在于，按照重量百分比计，其原料包括，硼砂18-22％，水合硫酸镁35-42％，填充剂25-29％，硫酸钡7-12％，硫酸亚铁0.1-1％，黏合剂2-4％，胺类化合物0.1-0.6％；

所述填充剂为碳酸钙，粒径为800目；

所述硼砂和水合硫酸镁的重量比为1：(1.7-2.1)；所述硼砂的粒径为60-220目。

2.根据权利要求1所述的一种纸张用淀粉增强剂，其特征在于，所述黏合剂包括硅酸钠，石油沥青，松香，氧化锌，粘土中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种纸张用淀粉增强剂，其特征在于，所述胺类化合物的熔点为260-300℃。

4.一种根据权利要求1-3述的纸张用淀粉增强剂的应用，其特征在于，所述纸张用淀粉增强剂应用于造纸用淀粉。